Тайна красных точек: «Джеймс Уэбб» и «Чандра» поставили под сомнение природу сверхъярких ранних галактик

Космический телескоп «Джеймс Уэбб» (JWST) продолжает ставить перед астрофизиками новые загадки. Наблюдая за галактиками Little Red Dots (LRD) — небольшими красными объектами, сформировавшимися через 600 млн лет после Большого взрыва, — учёные обнаружили противоречие в их свойствах. Эти галактики излучают необычно высокую яркость, что изначально намекало на присутствие активных ядер (AGN) со сверхмассивными чёрными дырами (SMBH). Однако новое исследование, проведённое с помощью рентгеновской обсерватории «Чандра», опровергло эту гипотезу, обнаружив отсутствие рентгеновского излучения — ключевого маркера AGN.

Работа астрофизиков Андреа Сакки и Акоша Богдана из Гарвардско-Смитсоновского центра астрофизики фокусируется на анализе 55 галактик LRD в области обзора Chandra Deep Field South. Накопленная экспозиция наблюдений составила 400 мегасекунд, что позволило достичь рекордной чувствительности. Однако даже такие глубокие данные не выявили рентгеновских сигналов, характерных для AGN.

Галактики из набора Little Red Dot, обнаруженные JWST. Они оказались ярче и массивнее, чем должны были быть галактики в очень ранней Вселенной. Источник: Matthee et al. 2024, The Astrophysical Journal. CC BY 4.0 📷

Отсутствие излучения опровергает гипотезу о сверхэддингтоновской аккреции — процессе, при котором чёрные дыры поглощают материю быстрее теоретического предела, что могло бы объяснить яркость LRD без рентгеновских вспышек. Согласно модели, даже в таких условиях часть фотонов должна прорываться наружу в виде низкоэнергетических лучей, но «Чандра» их не зафиксировала. Учёные также исключили версию о затемнении излучений пылью, так как данные JWST не подтверждают её достаточную плотность.

На снимке рентгеновской обсерватории «Чандра» запечатлены 55 галактик Little Red Dots (LRD). Наблюдения проводились в широком энергетическом диапазоне от 0,3 до 7 кэВ, который включает как мягкое (низкоэнергетическое), так и жёсткое (высокоэнергетическое) рентгеновское излучение. Такой спектр позволяет фиксировать процессы от нагрева газа до активности сверхмассивных чёрных дыр. Однако, несмотря на высокую чувствительность инструментов, ни один из объектов не проявил себя в рентгене. Это отсутствие сигналов ставит под сомнение модели, предсказывающие наличие аккреционных дисков вокруг чёрных дыр в ранних галактиках. Источник: Sacchi and Bogdan, 2025, The Astrophysical Journal

Это возвращает науку к исходной проблеме: если яркость LRD создаётся не AGN, то она обязана происходить от звёзд. Но это требует пересмотра теорий эволюции галактик, поскольку в ранней Вселенной не хватало времени для формирования таких массивных звёздных систем. Альтернативное объяснение предполагает, что SMBH в LRD менее массивны, чем считалось, а их светимость завышена.

«Если болометрическая светимость переоценена на порядок, даже умеренное затемнение скроет рентгеновское излучение без привлечения сверхэддингтоновской аккреции», — заключают авторы. Открытие JWST, вместо разрешения старых вопросов, углубило тайну ранних галактик, напоминая, что даже передовые инструменты не всегда дают ожидаемые ответы.